把神经网改造成电网

2022-05-30 10:48林之森
科学之谜 2022年6期
关键词:帕金森症假肢线虫

林之森

我们的大脑是由数亿个神经元组成的一张巨大的神经网络。虽然这张神经网络上也有电活动,但这是通过钠、钾、钙等带电离子的移动来实现的,而在普通电路上形成电流的是移动的电子。电子的移动比带电离子要轻巧、快速得多。这是神经网和电网的重要区别:传播媒介不同。

两张网平时各管各的,倒也没什么,但到了需要连起来的时候,兩者的“不兼容性”所带来的麻烦就显现出来了。比如,把假肢连到人的神经网上,正常的肢体直接受神经网上的电活动支配,但对于假肢,需要事先把神经的电活动转化为电路上的电流,才能起作用。再比如,治疗帕金森症、癫痫等疾病时需要把电极插到大脑中,虽然电极也能诱导某些脑区放电,但没法像神经网络自身一样控制特定类型的神经元活动。

这个“不兼容”的缺点启发科学家:可不可以把神经网改造成电网呢?

最近,美国斯坦福大学的研究人员初步做到了这一点。他们对特定类型的神经元进行了基因改造,使其表面形成一条有机聚合物的长链。根据所使用的聚合物材料不同,可以让这条链是电流的导体,也可以让它是绝缘体。这样,基因改造后的一些神经网络就同时具有了导电的特性。

随后,研究人员在线虫身上做实验。线虫的神经网络经过这样的改造后,直接与外面的电路相连。研究人员通过外面的电信号,让线虫前进,它就乖乖地前进,让它急转弯,它就急转弯。

这项研究对于癫痫、帕金森症等疾病的治疗以及假肢研究,具有重要意义。

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